Фамилия Султанбаев — характерный пример фамилии, образованной от составного тюркского имени. Её основа — два слова: «султан» (арабское заимствование, означающее «властитель», «правитель», «господин») и «бай» (древнетюркское «богач», «хозяин», «господин»). Вместе имя Султанбай буквально переводится как «богатый как султан» или «господин-правитель». Такие имена давали с пожеланием ребёнку богатства, власти и уважения, и они были распространены у многих тюркоязычных народов: казахов, башкир, татар, узбеков, киргизов.

Словообразовательная модель проста: к имени Султанбай добавили русский патронимический суффикс -ев (фонетический вариант -ов после мягкого согласного). В русской традиции так оформляли фамилии от тюркских основ, особенно в XIX–XX веках, когда представители восточных народов входили в состав Российской империи и получали документы. Суффикс указывает на принадлежность: «сын Султанбая». Таким образом, фамилия Султанбаев — типичный пример того, как личное имя превратилось в наследственное родовое прозвание.

Географически фамилия чаще всего встречается в Башкортостане, Татарстане, Оренбургской и Челябинской областях, а также в Казахстане. Это указывает на её башкирские или казахские корни. У башкир, например, имя Султанбай фиксируется в родословных (шежере) ещё с XVIII века. Встречаются и варианты написания — Султанбаев, реже Султанбайев (последний ближе к оригинальному произношению, но менее привычен для русской орфографии).

Стоит отметить, что имя Султанбай не было исключительно аристократическим. Несмотря на «громкие» компоненты, его давали в среде простых скотоводов и земледельцев — как имя-оберег или имя-пожелание. Поэтому предки носителей фамилии Султанбаев, скорее всего, были не знатью, а обычными крестьянами или воинами, получившими имя, которое должно было принести удачу и достаток.

Фамилия не входит в число самых распространённых в России, но устойчиво держится в тюркоязычных регионах. Её уникальность — в двойном «титульном» значении: два слова, каждое из которых само по себе обозначает высокий статус, слились в одно имя, а затем и в фамилию, которая звучит как «сын того, кто подобен султану-богачу».